DE3930658C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterphotodetektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Matrixanordnung solcher Photodetektoren gemäß dem Anspruch 9.The invention relates to a semiconductor photodetector according to the preamble of claim 1 and a matrix arrangement such photodetectors according to claim 9.

Bisher bekannte Detektorvorrichtungen, z. B. zum Vermessen von Intensitätsprofilen eines Lichtstrahls, weisen großflä­ chige Halbleiterstrukturen in Verbindung mit festen oder verschiebbaren Spalten und Aperturen auf. So verwendet bei­ spielsweise das Modell 1180-HR "Beam Scan" der Firma Photon Inc. einen stationären großflächigen Photodetektor, um den eine schlitz- oder punktförmige Aperturblende kreisförmig rotiert. Bei diesem bekannten, in Realzeit arbeitenden di­ rekten Meßverfahren können Lichtstrahlen mit einem Durchmes­ ser von minimal 5 µm bei Abtastfrequenzen von 5 Hz vermessen werden.Previously known detector devices, e.g. B. to measure of intensity profiles of a light beam, have large areas Semiconductor structures in connection with fixed or movable columns and apertures. So used at for example the model 1180-HR "Beam Scan" from Photon Inc. installed a stationary large-area photodetector a slit or point aperture circular rotates. In this known, working in real time di rect measurement methods can light beams with a diam measured at least 5 µm at sampling frequencies of 5 Hz will.

Ein weiteres Beispiel für einen hochortsauflösenden Detektor ist der "Optical Profiler" der Firma Oriel. Bei dieser be­ kannten Vorrichtung befindet sich eine Siliziumhalbleiter­ struktur hinter einer schmalen Aperturblende. Ein motori­ sierter Detektorkopf verschiebt die Aperturblende mit der Siliziumhalbleiterstruktur entlang einer zu vermessenden Achse. Das mit dieser bekannten Vorrichtung erreichbare Auf­ lösungsvermögen liegt bei ca. 0,1 µm.Another example of a high-resolution detector is the "Optical Profiler" from Oriel. With this be Known device is a silicon semiconductor structure behind a narrow aperture diaphragm. A motori The detector head moves the aperture diaphragm with the Silicon semiconductor structure along one to be measured Axis. The achievable with this known device solubility is approx. 0.1 µm.

Weitere bekannte höherauflösende Detektoren zum Vermessen von Intensitätsprofilen von Lichtstrahlen arbeiten mit so­ genannten indirekten Meßverfahren. Das Modell 0390 "Spot- Scan" der Firma Photon Inc. errechnet mit Hilfe eines Mikro­ computers das Intensitätsprofil eines fokussierten Licht­ strahls mittels Signalen, die von einem keilartig abgedeck­ ten Photodetektor stammen. Mit Hilfe von computergestützten Interpolationstechniken werden so Auflösungsvermögen von einigen nm erreicht, der Durchmesser des zu vermessenden Spots kann im Bereich von 0,4 bis 10 µm liegen.Other known higher resolution detectors for measurement of intensity profiles of light beams work with so mentioned indirect measuring method. The model 0390 "spot Scan "from Photon Inc. calculated using a micro computers the intensity profile of a focused light beam by means of signals covered by a wedge-like th photodetector. With the help of computerized Interpolation techniques are so resolving power of  reached a few nm, the diameter of the measured Spots can range from 0.4 to 10 µm.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen für direkte Messungen sind von ihrem räumlichen Auflösungsvermö­ gen her auf Strukturen über 1 Mikrometer begrenzt, da ge­ eignete Aperturblenden mit den geforderten Fertigungstole­ ranzen im Submikrometerbereich nicht zur Verfügung stehen. Somit eignen sich die im direkten Verfahren arbeitenden be­ kannten Vorrichtungen nur zum Erfassen von Strahlprofilen mit verhältnismäßig großem Strahldurchmesser und in Berei­ chen, in denen ein großes Auflösungsvermögen nicht gefordert ist.The devices known from the prior art for direct measurements are based on their spatial resolution limited to structures over 1 micron, because ge suitable aperture diaphragms with the required manufacturing standards bags in the submicrometer range are not available. The be working in the direct process are therefore suitable knew devices only for capturing beam profiles with a relatively large beam diameter and in the area in which a high resolution is not required is.

Die Detektion von scharf fokussierten Intensitätsprofilen mit einer hohen Auflösung ist derzeit nur mit indirekten Meßverfahren möglich. Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß sie nur mit hohem Aufwand betrieben werden können, einen zusätzlichen Mikrocomputer erfordern und die Gefahr beinhalten, daß z. B. bei der Vermessung von im transversalen Multimoden-Betrieb arbeitenden Lasern Fehler durch ungünstig gewählte Differenzierungsmethoden auftreten können.The detection of sharply focused intensity profiles with a high resolution is currently only with indirect Measuring method possible. These known methods have the Disadvantage that they are operated only with great effort may require an additional microcomputer and the Involve danger that z. B. in the measurement of im transversal multimode operation lasers fail occur due to unfavorably chosen differentiation methods can.

Aus der DE-OS 33 45 214 sind pn-Übergänge mit Zwischenschichten bekannt, um das Rauschen der Dioden zu reduzieren.DE-OS 33 45 214 are pn junctions with intermediate layers known to reduce the noise of the diodes.

Aus "Avalanche Mesaphotodioden mit Quereinstrahlung"; O. Krumpholz et. al.; Wiss. Ber. AEG-Telefunken; 44; (1971); 2, ist es bekannt, Halbleiterschichtsysteme von der Seite her zu beleuchten, um einen Detektor bereitzustellen, der Licht bei Wellenlängen in der Nähe der intrinsischen Absorptionskante des verwendeten Halbleitermaterials empfindlich zu detektieren in der Lage ist. Diese bekannten Detektoren eigenen sich jedoch nicht, um als hochortsauflösende, im Submikrometerbereich arbeitende Detektoren eingesetzt zu werden, da die im verwendeten Halbleitermaterial implantierten Dotierungen so gewählt sind, daß sich ein pn-Übergang mit einer Dicke von einigen bis 100 µm im Ortsraum einstellt. Zwar könnte durch eine höhere Dotierung des pn-Überganges seine Dicke im Ortsraum verringert werden, jedoch ist dies bei den bekannten Detektoren nicht sinnvoll, da sie den Avalanche- Lawinen-Effekt ausnutzend zur empfindlichen Detektion von Lichtstrahlen nahe der intrinsischen Absorptionskante des verwendeten Materials konzipiert wurden. Dies bringt mit sich, daß die Dicke des pn-Überganges so gewählt werden muß, daß der pn-Übergangsbereich für einfallende Photonen als Wellenleiter wirksam werden kann, um so ein befriedigendes Verhältnis von Quantenwirkungsgrad zu Signal/ Rauschverhältnis zu erhalten.From "Avalanche mesa photodiodes with transverse radiation"; O. Krumpholz et. al .; Wiss. Ber. AEG-Telefunken; 44; (1971); 2, it is known from the side of semiconductor layer systems to illuminate to provide a detector that light at wavelengths near the intrinsic absorption edge of the semiconductor material used to detect sensitive be able to. These known detectors own not, however, in order to be high-resolution, in the submicron range working detectors to be used  since the dopants implanted in the semiconductor material used are chosen so that there is a pn transition with a Thickness of a few to 100 microns in the local area. Though could be due to a higher doping of the pn junction Thickness in the local area can be reduced, however this is the case with the known detectors does not make sense, since it avalanche Avalanche effect for the sensitive detection of Light rays near the intrinsic absorption edge of the used material were designed. This brings with it turns out that the thickness of the pn junction must be chosen so that the pn junction area for incident photons as Waveguide can take effect to be a satisfactory Ratio of quantum efficiency to signal / Get noise ratio.

Ferner weisen diese von der Seite zu bestrahlenden Avalanche- Photodioden zugunsten einer nicht zu niedrigen Grenzfrequenz Diffusionslängen für die Elektron Loch-Paare auf, die im Bereich von mehreren Mikrometern liegen. Eine Auflösung im Submikrometerbereich ist daher nicht möglich, da nicht im pn-Übergangsbereich erzeugte Elektron-Loch Paare zu der Sperrschicht diffundieren und dort einen Photostrom verursachen.Furthermore, these avalanche Photodiodes in favor of a not too low cutoff frequency Diffusion lengths for the electron hole pairs on that are in the range of several micrometers. A resolution in the submicrometer range is therefore not possible, since not in the pn junction generated electron-hole pairs to the Diffuse the barrier layer and cause a photocurrent there.

Den Vorteil eines monolithischen Herstellungsverfahrens nutzt man gemäß der US 47 58 532 zur Bereitstellung eines Photodetektors, der zusammen mit einem Multiquantumwell Heterolaser auf einem gemeinsamen Substrat bereitgestellt wird. Mittels geeigneter Ätzverfahren wird aus einem Halbleiterschichtsystem eine Laserstruktur sowie eine von der Seite beleuchtete Monitordiode herausgearbeitet.The advantage of a monolithic manufacturing process used according to US 47 58 532 to provide a photodetector, which together with a multiquantumwell heterolaser on one common substrate is provided. By means of suitable Etching is a semiconductor layer system a laser structure and a side-illuminated monitor diode worked out.

Die in den zitierten Beispielen genannten, von der Seite beleuchteten Halbleiterphotodetektoren eignen sich daher nicht für Messungen mit hoher Ortsauflösung. Eine Erhöhung der Schichtdotierung, um dadurch die Schichtdicke des Überganges und die Diffusionslänge im Material in den Submikrometerbereich zu bringen, ist bei diesen bekannten Vorrichtungen nicht erwünscht, da dadurch ihre Empfindlichkeit reduziert und sie für ihren ursprünglichen Herstellungszweck ungeeignet werden würden.The side-lit ones mentioned in the quoted examples Semiconductor photodetectors are therefore not suitable for measurements with high spatial resolution. An increase in Layer doping to determine the layer thickness of the transition  and the diffusion length in the material in the submicrometer range is to bring in these known devices not desirable as this reduces their sensitivity and unsuitable for their original manufacturing purpose would be.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Photo­ detektor bzw. ein Photodetektor-Array mit einem Auflösungsvermögen im Submikrometerbereich bereitzustellen, mit dem sich insbesondere Intensitätsprofile von Lichtstrahlen mit geringem Durchmesser direkt vermessen lassen.It is therefore an object of the present invention to take a photo detector or a photodetector array with a resolution in the submicron range to provide with which in particular intensity profiles of light rays with a small diameter directly get measured.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mittels eines Photodetek­ tors nach dem Anspruch 1 bzw. einem Photodetektor-Array nach An­ spruch 9.This problem is solved by means of a photodetec tors according to claim 1 or a photodetector array according to An Proverb 9

Im einzelnen geschieht dies dadurch, daß die p- und die n- Schicht einer Halbleiterschichtfolge so stark dotiert wird, daß sich ein pn-Übergang einstellt, dessen Dicke im Ortsraum im Submikrometerbereich liegt. Durch die seitliche Beleuch­ tung dieser Halbleiterstruktur parallel zu den den pn-Über­ gang bildenden Oberflächen wird ein Photodetektor geschaf­ fen, dessen empfindliche Fläche und somit dessen Ortsauflösungsvermögen durch die Dicke des Überganges be­ stimmt wird.In particular, this happens because the p- and the n- Layer of a semiconductor layer sequence is so heavily doped, that a pn junction occurs, the thickness of which in the local space is in the submicron range. Through the side lighting device of this semiconductor structure parallel to the pn-over A photodetector is created on the surfaces forming the gangway fen, its sensitive surface and thus its Spatial resolution by the thickness of the transition be is true.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Photodetektors liegt darin, daß er auf einfache Art und Weise mittels Maximierung des Detektorsignals zur Feststellung der Fokuslage eines hochauflösenden Mikroskopobjektivs verwendet werden kann. One advantage of the photodetector according to the invention is in that it is simple by means of maximization of the detector signal for determining the focus position of a high-resolution microscope lens can be used.  

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist das indu­ striell am einfachsten herzustellende Schichtsystem, bei dem die erste und zweite Schicht unmittelbar aufeinanderliegen.One embodiment of the invention is the indu layer system that is simplest to manufacture, where the first and second Layer directly on top of each other.

Die Ausgestaltung der Erfindung (Anspruch 3) umfaßt ein Schichtsystem mit einer weiteren Schicht, die zwischen den den pn-Übergang bildenden Schichten angeordnet ist. Durch die geeignete Wahl dieser zusätzlichen Schicht kann die Bandstruktur im pn-Übergangsbereich der jeweiligen Anwendung entsprechend gestaltet werden.The embodiment of the invention (claim 3) comprises a layer system with a further layer, the arranged between the layers forming the pn junction is. By the appropriate choice of this additional layer can the band structure in the pn transition area of the respective Application can be designed accordingly.

Gemäß den Ausgestaltungen der Erfindung (Ansprüche 4 und 5) wird der pn-Übergangsbereich eines solchen Detektors durch das Einbringen von einer zu­ satzlichen Schicht zwischen die den Übergang bildenden Schichten so ausgestaltet, daß der empfindliche Bereich des Detektors weiter verschmälert wird, da die zwischengelagerte Schicht die Bandstruktur im pn-Übergangsbereich so verän­ dert, daß Potentialwälle eine Diffusion von Ladungsträgern zum pn-Übergang erschweren bzw. verhindern.According to the embodiments of the invention (Claims 4 and 5) becomes the pn transition region of such Detector by introducing one too sentence layer between those forming the transition Layers designed so that the sensitive area of the Detector is narrowed further because the intermediate Layer change the band structure in the pn junction area changes that potential walls a diffusion of charge carriers complicate or prevent the pn junction.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfin­ dung (Anspruch 6) wird ein Photodetektor bereitgestellt, der auch bei nicht senkrechtem Einfall des zu vermessenden Lichtstrahls auf den pn-Übergang mit der geforderten Genau­ igkeit arbeiten kann, da durch ein hohes Absorptionsvermögen parasitäre, in der Tiefe des pn-Übergangs erzeugte, das Auf­ lösungsvermögen des Detektors beeinträchtigende Photoströme verhindert werden.According to a further embodiment of the Erfin a photodetector is provided, which also occurs if the object to be measured is not perpendicular Light beam to the pn junction with the required accuracy can work because of its high absorption capacity parasitic generated in the depth of the pn junction Solving power of the detector impairing photocurrents be prevented.

Gemäß einer anderen Weiterbildung (An­ spruch 7) ist die empfindliche Fläche des De­ tektors mittels geeigneter Techniken, z. B. lithographischen Verfahren, soweit eingeengt, daß ein hoch­ ortsauflösender Photodetektor mit einer punktförmigen Detektorfläche entsteht.According to another training (An Proverb 7) is the sensitive area of the De tectors using suitable techniques, e.g. B.  lithographic process, to the extent restricted that a high spatially resolving photodetector with a punctiform Detector area arises.

Die bei der Erfindung beispielsweise (Anspruch 8) auf­ geführten Halbleitermateralien sind für einen derartigen Detektor besonders geeignet, da sie technologisch si­ cher beherrscht werden.The example in the invention (claim 8) guided semiconductor materials are for such Detector particularly suitable because it is technologically safe be mastered.

Nach einen weiteren Beispiel der Erfindung (Anspruch 9) wird ein Photodetektorarray bereitgestellt, das aus einer Viel­ zahl von matrixförmig angeordneten Photo­ detektoren besteht. Mit dieser Anordnung wird eine räumliche Intensitätsvermessung eines Lichtstrahls mit einem Auflösungsvermögen im Submikrometerbereich möglich, die kein Abtasten des Profiles mit den damit verbundenen mechanischen Schwierigkeiten erfordert, sondern ohne Justierprobleme ein Messen in Echtzeit erlaubt.According to another example of the invention (claim 9) a photodetector array is provided that consists of a lot number of photos arranged in a matrix detectors. With this arrangement, a spatial Intensity measurement of a light beam with a Resolutions in the submicrometer range possible, the none Scanning the profile with the associated mechanical Difficulties required, but without adjustment problems Real-time measurement allowed.

Mögliche Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der Zeich­ nung näher erläutert.Possible embodiments of the invention will now be described with reference to the drawing tion explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1A die Schichtfolge eines hochortsauflösen­ den Photodetektors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; FIG. 1A, the layer sequence of a highly spatially resolve the photodetector according to a first embodiment of the invention;

Fig. 1B die entsprechende Bandstruktur gemäß der ersten Ausführungsform des hochortsauf­ lösenden Photodetektors; Figure 1B is the corresponding band structure of the first embodiment of the hochortsauf dissolving photodetector.

Fig. 2A die Schichtfolge eines hochortsauflösen­ den Photodetektors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2A, the layer sequence of a highly stationary dissolve the photodetector according to a second embodiment of the invention;

Fig. 2B die sich ergebende Bandstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform eines hoch­ ortsauflösenden Photodetektors; FIG. 2B, the resulting band structure according to the second embodiment of a high local resolution photodetector;

Fig. 3A die Schichtfolge eines hochortsauflösen­ den Photodetektors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung; Fig. 3A, the layer sequence of a highly spatially resolve the photodetector according to a third embodiment of the present OF INVENTION dung;

Fig. 3B die sich ergebende Bandstruktur gemäß der dritten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung; Fig. 3B, the resulting band structure according to the third embodiment of the constricting vorlie invention;

Fig. 4A die Schichtfolge eines hochortsauflösen­ den Photodetektors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung; FIG. 4A, the layer sequence of a highly spatially resolve the photodetector according to a fourth embodiment of the present OF INVENTION dung;

Fig. 4B die sich ergebende Bandstruktur gemäß der vierten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung; FIG. 4B, the resulting band structure according to the fourth embodiment of the constricting vorlie invention;

Fig. 5A die Schichtfolge eines hochortsauflösen­ den Photodetektors gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung; Fig. 5A, the layer sequence of a highly spatially resolve the photodetector according to a fifth embodiment of the invention;

Fig. 5B die sich ergebende Bandstruktur gemäß der fünften Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung; FIG. 5B, the resulting band structure according to the fifth embodiment of the constricting vorlie invention;

Fig. 6 einen Photodetektoraufbau mit der Band­ struktur aus Fig. 3 der vorliegenden Er­ findung; und Fig. 6 shows a photodetector structure with the band structure of Fig. 3 of the present invention; and

Fig. 7 ein lateral eingeengtes Schichtsystem nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 7 is a laterally constricted layer system according to a sixth embodiment of the present invention;

Fig. 8A die Schichtfolge eines hochortsauflösen­ den Photodetektors gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung; Fig. 8A, the layer sequence of a highly spatially resolve the photodetector according to a seventh embodiment of the present OF INVENTION dung;

Fig. 8B die sich ergebende Bandstruktur gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. FIG. 8B, the resulting band structure according to the seventh embodiment of the present invention.

Zunächst werden nun anhand der Fig. 1 bis 5 die Schichtfol­ gen verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfin­ dung erläutert. In den Fig. 1A bis 5A sind die Schicht­ folgen der jeweiligen Ausführungsform dargestellt und in den Fig. 1B bis 5B sind die zugehörigen Bandstrukturen darge­ stellt. Entsprechende Teile sind in den verschiedenen Aus­ führungsformen mit gleichen Bezugszeichen versehen.First, the Schichtfol will now be explained dung gen various embodiments of the present OF INVENTION with reference to FIGS. 1 to 5. In Figs. 1A to 5A, the layer of the respective embodiment and follow shown in FIGS. 1B to 5B, the associated tape structures are Darge provides. Corresponding parts are provided with the same reference numerals in the various embodiments.

In Fig. 1A ist auf einem Substrat 1 eine Schicht 3 aus p-do­ tiertem und eine Schicht 5 aus einem n-dotiertem Halblei­ termaterial A aufgebracht. Dies ist mit dem Fachmann hin­ länglich bekannten Techniken, wie z. B. mit diversen epitak­ tischen Verfahren, Diffusions- oder mit Ionenimplantations- Verfahren möglich und soll hier nicht näher beschrieben wer­ den. Ohne Einschränkung könnte ebenso Schicht 3 aus n-dotier­ tem und Schicht 5 aus p-dotiertem Halbleitermaterial beste­ hen. Ob die sich unmittelbar an das Substrat 1 anschließende Schicht p- oder n-dotiert ist, ist für die Erfindung unwe­ sentlich.In Fig. 1A, a layer 3 of p-doped and a layer 5 of an n-doped semiconductor material A is applied to a substrate 1 . This is well known to those skilled in the art, such. B. possible with various epitaxial processes, diffusion or with ion implantation methods and should not be described here who the. Without limitation, layer 3 could also consist of n-doped system and layer 5 of p-doped semiconductor material. Whether the layer directly adjoining the substrate 1 is p- or n-doped is not essential to the invention.

Die Wahl des zu verwendenden Halbleitermaterials A ist von der zu detektierenden Wellenlänge mit dem damit verbundenen Absorptionsvermögen des Halbleitermaterials abhängig. Vor­ zugsweise sollte das Absorptionsvermögen des Materials A bei der zu detektierenden Wellenlänge so groß sein, daß auftref­ fende Photonen nach einer mittleren freien Eindringtiefe im Submikrometerbereich nahezu vollständig absorbiert werden, da ansonsten seitlich unter einem Winkel auftreffende Photo­ nen tief in das Material eindringen können und parasitäre Photoströme erzeugen. Diese parasitären Signale täuschen auf den empfindlichen Bereich des Detektors auftreffende Photo­ nen vor und verfälschen so die Messung. Bei Wellenlängen kürzer als ca. 700 nm hat sich Galliumarsenid (GaAs) als Halbleitermaterial zusammen mit Si und Be als Donator bzw. Akzeptor bewährt, da es technologisch sicher zu handhaben ist. Bei der Wahl der geeigneten Dotierungshöhe ist neben der sich einstellenden Schichtdicke des pn-Überganges auch die sich ergebende Diffusionslänge von Ladungsträgerpaaren zum pn-Übergangsbereich zu berücksichtigen. Beide Größen werden mit ansteigender Dotierungshöhe kleiner und sollten im Submikrometerbereich liegen, um das gewünschte Auflö­ sungsvermögen zu ermöglichen.The choice of the semiconductor material A to be used is from the wavelength to be detected with the associated Absorbance of the semiconductor material dependent. Before  In addition, the absorbency of material A should of the wavelength to be detected should be so large that finding photons after a mean free penetration depth in the Submicron range are almost completely absorbed, otherwise there is a photo hitting the side at an angle can penetrate deeply into the material and become parasitic Generate photocurrents. These parasitic signals are deceptive Photo hitting the sensitive area of the detector and falsify the measurement. At wavelengths Gallium arsenide (GaAs) is shorter than approx. 700 nm Semiconductor material together with Si and Be as a donor or Proven acceptor because it is technologically safe to use is. When choosing the appropriate doping level is next to the resulting layer thickness of the pn junction too the resulting diffusion length of charge carrier pairs to take into account the pn transition area. Both sizes become smaller with increasing doping level and should are in the submicrometer range to achieve the desired resolution to enable

Die Höhe der zu wählenden Dotierung, die man in das Halb­ leitermaterial A einbringen muß, um einen erfindungsgemäßen Detektor zu erhalten, ist abhängig von dem verwendeten Halb­ leitermaterial, von den verwendeten Donatoren und Akzeptoren sowie von der zu detektierenden Wellenlänge und muß daher den jeweiligen Gegebenheiten individuell angepaßt werden.The amount of doping to be chosen, which is in half Conductor material A must introduce to an inventive Obtaining the detector depends on the half used conductor material, from the donors and acceptors used as well as the wavelength to be detected and must therefore be individually adapted to the respective circumstances.

In Fig. 1B ist die zu der Schichtfolge von Fig. 1A zugehö­ rige Bandstruktur mit einem Valenzband 31 und einem Lei­ tungsband 35 dargestellt. Zur besseren Orientierung ist fer­ ner die Fermienergie 33 eingezeichnet. Der pn-Übergang ist der Bereich in dem Leitungs- und Valenzband 35 bzw. 31 ver­ bogen sind. Auf einer Koordinatenachse 20 für die senkrecht zu den Schichtfolgen stehende Koordinate z ist eine Strecke OA abgetragen, deren Länge typisch 500 nm beträgt. An ihr ist abzulesen, daß die Dicke bzw. Breite des pn-Übergangs im Ortsraum unter 500 nm beträgt. Die sich bei geeigneter Wahl der Dotierung einstellende Dicke des pn-Überganges definiert bei senkrechter Beleuchtung der Schichtfolge aus Fig. 1A den empfindlichen Bereich. Einfallende Photonen werden zunächst nur in diesem Bereich detektiert und das Ortsauflösungsver­ mögen ist somit vorgegeben. FIG. 1B shows the band structure associated with the layer sequence of FIG. 1A with a valence band 31 and a line band 35 . For better orientation, the Fermi energy 33 is also shown. The pn junction is the area in which conduction and valence bands 35 and 31 are bent. A distance OA, the length of which is typically 500 nm, is plotted on a coordinate axis 20 for the coordinate z perpendicular to the layer sequences. It shows that the thickness or width of the pn junction in the local space is less than 500 nm. The thickness of the pn junction that results when the doping is selected appropriately defines the sensitive region when the layer sequence from FIG. 1A is illuminated vertically. Incident photons are initially only detected in this area and the spatial resolution is thus predetermined.

In Fig. 2A ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, die sich in ihrem Aufbau von der Aus­ führungsform nach Fig. 1 lediglich dadurch unterscheidet, daß zwischen der Schicht 3 aus p-dotiertem Halblei­ termaterial A und der Schicht 5 aus n-dotiertem Halbleitermaterial A eine dritte Schicht 7 angeordnet ist. Die dritte Schicht 7 besteht aus dem gleichen Halbleiterma­ terial A wie die Schichten 3 und 5, ist jedoch schwächer do­ tiert bzw. nicht dotiert.In Fig. 2A, a further embodiment of the present invention is shown, which differs in its structure from the embodiment of FIG. 1 only in that between the layer 3 of p-doped semiconductor material A and the layer 5 of n-doped A third layer 7 is arranged in semiconductor material A. The third layer 7 consists of the same semiconductor material A as layers 3 and 5 , but is weakly doped or undoped.

Die sich aus einer Schichtfolge nach Fig. 2A ergebende Band­ struktur ist in Fig. 2B dargestellt. Wie aus ihr im Ver­ gleich zu Fig. 1A ersichtlich, führt das Zwischenlagern einer solchen schwächer bzw. undotierten Schicht 7 zwar zunächst zu einer geringfügigen Verbreiterung der Schichtdicke des pn-Überganges, was zu einer Verminderung des Auflösungsver­ mögens des Detektors führt, bringt jedoch technologische Vorteile mit sich. Das unmittelbare Aufeinandertreffen der stark dotierten Schichten 3 und 5 ohne eine zwischengela­ gerte, schwächer dotierte Schicht 7 bringt nämlich mit sich, daß im pn-Übergangsbereich die Wahrscheinlichkeit für nicht­ strahlende Rekombinationsübergänge steigt. Die schwächer do­ tierte oder zwischengelagerte intrinsische Schicht 7 hinge­ gen wirkt diesem A steigen von unerwünschten Rekombinations­ übergängen entgegen und vergrößert somit die Empfindlichkeit des Detektors. Somit kann, je nach dem ob eine höhere Ortsauflösung oder eine höhere Empfindlichkeit gewünscht ist, durch die geeignete Wahl der Dotierung der Schicht 7 ein angepaßter Detektor bereitgestellt werden. The band structure resulting from a layer sequence according to FIG. 2A is shown in FIG. 2B. As can be seen from it in comparison to FIG. 1A, the interim storage of such a weaker or undoped layer 7 initially leads to a slight widening of the layer thickness of the pn junction, which leads to a reduction in the resolution capacity of the detector, but brings technological Advantages with itself. The direct encounter of the heavily doped layers 3 and 5 without an interposed, weakly doped layer 7 means that the probability of non-radiating recombination transitions increases in the pn junction region. The weakly doped or interposed intrinsic layer 7 , however, counteracts this increase in undesired recombination transitions and thus increases the sensitivity of the detector. Thus, depending on whether a higher spatial resolution or a higher sensitivity is desired, a suitable detector can be provided by the suitable choice of the doping of the layer 7 .

Die Ausführungsform nach Fig. 3A der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Schichtsystem, daß das Ortsauflösungsvermögen des Photodetektors noch weiter verbes­ sert. Auch außerhalb des pn-Übergangs erzeugte Ladungsträger können nämlich innerhalb der jeweils sich einstellenden Diffussionslänge durch den pn-Übergang "abgesaugt" werden, da die Ladungsträger zum pn-Übergang diffundieren können. Die in Fig. 3A dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1A dadurch, daß zwi­ schen den Schichten 3 und 5 des p- und n-dotierten Halblei­ termateriales A eine dritte Schicht 9 mit einem zweiten Halbleiter­ material B zwischengelagert wird, das einen größeren Ener­ gieabstand bzw. eine größere Energielücke zwischen Valenz- und Leitungsband aufweist, als das Halbleitermaterial A. Wie weiter oben bereits diskutiert wurde, eignet sich aus tech­ nologischen Gründen bei zu detektierenden Wellenlängen in der Größenordnung von 700 nm und kürzer besonders Galliumar­ senid (GaAs) als Halbleitermaterial A für die Schichten 3 und 5. Als Halbleitermaterial B wird vorzugsweise Aluminium- Galliumarsenid (AlxGa1-xAs) verwendet, das gegenüber Galli­ umarsenid einen größeren Energiebandabstand aufweist.The embodiment of Fig. 3A of the present invention includes a layer system that improves the spatial resolution of the photodetector even further. Charge carriers generated outside the pn junction can namely also be “sucked off” through the pn junction within the diffusion length that arises in each case, since the charge carriers can diffuse to the pn junction. The embodiment shown in FIG. 3A differs from the embodiment according to FIG. 1A in that between the layers 3 and 5 of the p- and n-doped semiconductor material A, a third layer 9 is temporarily stored with a second semiconductor material B, the has a larger energy gap or a larger energy gap between the valence and conduction bands than the semiconductor material A. As already discussed above, for technological reasons, gallium arsenide (700 nm and shorter) is particularly suitable for wavelengths to be detected ( GaAs) as semiconductor material A for layers 3 and 5 . Aluminum gallium arsenide (Al x Ga 1-x As) is preferably used as the semiconductor material B, which has a greater energy band gap compared to Gallium arsenide.

Das Zwischenordnen der Schicht 9 zwischen die Schichten 3 und 5 bildet den pn-Übergang zwischen den Schichten 3 und 5 derart um, wie es in Fig. 3B dargestellt ist. Wie deutlich erkennbar, ist dem pn-Übergang der Halbleiterschichtfolge des Halbleitermaterials A die Bandstruktur des Halbleiterma­ terials B überlagert, wobei E1 den Energieabstand zwischen dem Leitungsband des Halbleitermaterials A zum Leitungsband des Halbleitermaterials B bezeichnet und E2 den Energieab­ stand zwischen dem Valenzband des Halbleitermaterials B zum Valenzband des Halbleitermaterials A. Die resultierende Bandstruktur verhindert, daß außerhalb des pn-Übergangs er­ zeugte Ladungsträger, die zum pn-Übergang diffundieren, zum Photostrom beitragen, da diese Ladungsträger aufgrund der Potentialwälle E1 und E2 zurückreflektiert werden. Somit ist der empfindliche Bereich des Detektors im wesentlichen auf die Breite des pn-Überganges begrenzt.The interposition of the layer 9 between the layers 3 and 5 forms the pn junction between the layers 3 and 5 in the manner shown in FIG. 3B. As can be clearly seen, the pn junction of the semiconductor layer sequence of the semiconductor material A is superimposed on the band structure of the semiconductor material B, E 1 denoting the energy gap between the conduction band of the semiconductor material A and the conduction band of the semiconductor material B and E 2 the energy gap between the valence band of the semiconductor material B to the valence band of the semiconductor material A. The resulting band structure prevents charge carriers generated outside the pn junction that diffuse to the pn junction from contributing to the photocurrent, since these charge carriers are reflected back due to the potential walls E 1 and E 2 . The sensitive area of the detector is thus essentially limited to the width of the pn junction.

Durch das Einbringen einer weiteren Schicht eines zweiten Halbleitermaterials B wird jedoch in Kauf genonmen, daß sich das Absorptionsspektrum und somit die Empfindlichkeit des Photodetektors zu kürzeren Wellenlängen hin verschiebt. Bei dem beispielhaft verwendeten Halbleitermaterial Galliumar­ senid als Material für die Schichten 5 und 3 und Aluminium- Galliumarsenid (AlxGa1-xAs) als Material für die Schicht 9 führt dies dazu, daß die Empfindlichkeit des Photodetektors, abhängig vom Aluminium-Gehalt der AlxGa1-xAs-Schicht auf unter 700 nm sinkt. Dies hat zur Folge, daß sich das Spektrum der einsetzbaren Lichtquellen vermindert. Dieser Nachteil wird mit einem Photodetektor um­ gangen, der eine Schichtfolge gemäß Fig. 4a der vorlie­ genden Erfindung aufweißt.By introducing a further layer of a second semiconductor material B, however, it is accepted that the absorption spectrum and thus the sensitivity of the photodetector are shifted towards shorter wavelengths. In the semiconductor material used as an example, gallium arsenide as material for layers 5 and 3 and aluminum gallium arsenide (Al x Ga 1-x As) as material for layer 9 , this leads to the sensitivity of the photodetector depending on the aluminum content of the Al x Ga 1-x As layer drops below 700 nm. As a result, the spectrum of light sources that can be used is reduced. This disadvantage is avoided with a photodetector that has a layer sequence according to FIG. 4a of the present invention.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 4A der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1A da­ durch, daß zwischen den Schichten 3 und 5 ein Schichtsystem aus drei weiteren Schichten angeordnet ist. Vom Substrat aus gesehen befindet sich auf der Schicht 3 eine Schicht 9B aus einem Halbleitermaterial B, das einen größeren Bandab­ stand aufweist als das Halbleitermaterial A. Auf der Schicht 9B befindet sich eine schwächer dotierte oder intrinsische Schicht 7 des Halbleitermaterials A, auf der sich wiederum eine zweite Schicht 9A des zweiten Halbleiter­ materials B mit dem größeren Bandabstand befindet. Den Ab­ schluß bildet die Schicht 5 des hoch n-dotierten Halbleiter­ materials A.The embodiment according to FIG. 4A of the present invention differs from the embodiment according to FIG. 1A in that a layer system composed of three further layers is arranged between layers 3 and 5 . Seen from the substrate, there is a layer 9 B of a semiconductor material B on the layer 3 which has a larger band gap than the semiconductor material A. On the layer 9 B there is a less doped or intrinsic layer 7 of the semiconductor material A, on which there is in turn a second layer 9 A of the second semiconductor material B with the larger band gap. The conclusion is from layer 5 of the highly n-doped semiconductor material A.

Die sich für die Ausführungsform von Fig. 4A ergebende Band­ struktur ist in Fig. 4B dargestellt. Gegenüber der in Fig. 3B dargestellten Bandstruktur weist die in Fig. 4B darge­ stellte Bandstruktur im Bereich des pn-Übergangs ein Absorp­ tionsvermögen auf, das dem eines pn-Überganges ähnlich ist, der sich einstellt, wenn kein zweites Halbleitermaterial B zwischengeordnet ist (vgl. Fig. 2B). Somit wird ein hoch­ ortsauflösender Photodetektor bereitgestellt, dessen Auflö­ sungsvermögen durch die am Rand des pn-Überganges ausgebil­ deten Potentialwälle im wesentlichen auf die Dicke der Schicht zwischen der Potentialwälle begrenzt ist und dessen Absorptionsspektrum der Ausführungsform von Fig. 2 ent­ spricht. Die Potentialwälle verhindern die Diffusion von La­ dungsträgern, die außerhalb des pn-Übergangs erzeugt werden in den Bereich des pn-Übergangs. Die im Bereich des pn-Über­ gangs erzeugten Elektronen und Löcher erreichen andererseits im eingebauten Potential des pn-Übergangs genügend Energie, so daß sie die Barrieren in Form der Potentialwälle am Rande des pn-Übergangs überwinden und als Photostrom nachgewiesen werden können. Es sei hier darauf hingewiesen, daß die Ener­ gielücke - der Abstand zwischen Valenz- und Leitungsband - ein Vielfaches der Größe der Potentialwälle, d. h. der Werte von E1 bzw. E2 beträgt. Die Fig. 1B bis 5B und 8B sind insofern "energetisch" nicht maßstabsgetreu.The resulting band structure for the embodiment of FIG. 4A is shown in FIG. 4B. Compared to the band structure shown in FIG. 3B, the band structure shown in FIG. 4B has an absorption capacity in the region of the pn junction which is similar to that of a pn junction which arises when no second semiconductor material B is interposed (cf. Fig. 2B). Thus, a highly spatially resolving photodetector is provided, the resolution of which is essentially limited to the thickness of the layer between the potential walls by the potential walls formed at the edge of the pn junction and whose absorption spectrum corresponds to the embodiment of FIG. 2. The potential walls prevent the diffusion of charge carriers that are generated outside the pn junction in the region of the pn junction. The electrons and holes generated in the area of the pn junction, on the other hand, reach enough energy in the built-in potential of the pn junction so that they overcome the barriers in the form of the potential walls at the edge of the pn junction and can be detected as a photocurrent. It should be pointed out here that the energy gap - the distance between the valence and conduction bands - is a multiple of the size of the potential walls, ie the values of E 1 and E 2 . FIGS. 1B to 5B and 8B are so far "energy" is not to scale.

In Fig. 5A ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, in der zwischen der Schicht 3 aus p- dotiertem Halbleitermaterial A und der Schicht 5 aus n-do­ tiertem Halbleitermaterial A ein sogenanntes Übergitter (Superlattice) 11 angeordnet ist. Das Superlattice 11 besteht aus einer Schichtsequenz aus dem Halbleitermaterial A und einem zwei­ ten Halbleitermaterial B. Bei der Vervendung von Lichtstrah­ len im Wellenlängen-Bereich von 700 nm oder kürzer kann das Halbleitermaterial A zum Beispiel aus Galliumarsenid beste­ hen. Demzufolge bietet sich als Halbleitermaterial B insbe­ sondere AlxGa1-x As oder AlAs an, wobei die Materialien A und B zu einer Periode aus dünnen Schichten zusammengefaßt werden. Die sich ergebende Bandstruktur des in Fig. 5A dar­ gestellten Superlattice 11 ist in Fig. 5B dargestellt. In Fig. 5A shows a further embodiment of the present invention is described in between the layer 3 of p-doped semiconductor material A and the layer 5 tiertem of n-do semiconductor material A a so-called superlattice (superlattice) 11 is arranged. The superlattice 11 consists of a layer sequence composed of the semiconductor material A and a second semiconductor material B. When using light beams in the wavelength range of 700 nm or shorter, the semiconductor material A can consist, for example, of gallium arsenide. Accordingly, Al x Ga 1-x As or AlAs is particularly suitable as semiconductor material B, materials A and B being combined into one period from thin layers. The resulting band structure of the superlattice 11 shown in FIG. 5A is shown in FIG. 5B.

Fig. 6 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Photodetektor 40. Der Detektor 40 weist ein Schichtsystem auf, wie es z. B. in Fig. 3A dargestellt ist, bei dem auf ein Substrat 1 eine hoch p-dotierte Schicht 3, eine intrinssiche bzw. schwach dotierte Schicht 9 und schließlich eine hoch n-dotierte Schicht 5 folgen. Auf das Substrat 1 bzw. die hoch n-dotierte Schicht 9 sind zwei elektrische Me­ tallkontakte 51 aufgebracht, die auf geeignete Weise mit einem Detektionsschaltkreis verbunden sind (hier nicht dar­ gestellt). Ein Lichtstrahl 50 fällt auf eine senkrecht zu den Schichten 1, 3, 9 und 5 liegende Fläche 57. Fig. 6 shows in perspective view a photo-detector 40. The detector 40 has a layer system, as it is for. As shown in FIG. 3A, in which a highly p-doped layer 3 , an intrinsically or lightly doped layer 9 and finally a highly n-doped layer 5 follow on a substrate 1 . On the substrate 1 or the highly n-doped layer 9 , two electrical metal contacts 51 are applied, which are connected in a suitable manner to a detection circuit (not shown here). A light beam 50 strikes a surface 57 lying perpendicular to layers 1 , 3 , 9 and 5 .

Die Fläche 57 liegt in der durch die Koordinaten x und z aufgespannten Meßebene. Das Intensitätsprofil des Licht­ strahls 50 kann z. B. durch eine lineare Verschiebung des Photodetektors 40 oder des Lichtstrahls 50 in z-Richtung er­ mittelt werden.The surface 57 lies in the measuring plane spanned by the coordinates x and z. The intensity profile of the light beam 50 can, for. B. by a linear displacement of the photodetector 40 or the light beam 50 in the z-direction it can be averaged.

Für den Photodetektor 40 wird als Halbleitermaterial A Gal­ liumarsenid (GaAs) verwendet, das mit Si dotiert die n-do­ tierte Schicht 5 ergibt, wobei die Dotierung in der Größen­ ordnung 5×1017 bis 1×1019cm-3 liegt. Um die p-dotierte Schicht 3 bereitzustellen wird das Galliumarsenid mit Be dotiert, wobei hier die Dotierung in der Größenordnung von 1×1018 bis 1×1019cm-3 liegt. Das verwendete Halbleitermate­ rial B besteht aus AlxGa1-xAs, wobei das Verhältnis von Alu­ minium zu Gallium mit x-Werten zwischen 0,1 bis 0,35 einge­ stellt wird. Somit ergibt sich ein Detektor mit einer Band­ struktur, wie sie in Fig. 3B schematisch dargestellt wird, wobei E1 ungefähr den Wert von 200 meV und E2 ungefähr den Wert von 100 meV annimmt. Die spektrale Empfindlichkeit des sich so ergebenden pn-Überganges liegt bei Wellenlängen kürzer als 700 nm. For the photodetector 40 is used as the semiconductor material A Gal lium arsenide (GaAs), which doped with Si results in the n-doped layer 5 , the doping being in the order of 5 × 10 17 to 1 × 10 19 cm -3 . In order to provide the p-doped layer 3 , the gallium arsenide is doped with Be, the doping here being of the order of 1 × 10 18 to 1 × 10 19 cm -3 . The semiconductor material B used consists of Al x Ga 1-x As, the ratio of aluminum to gallium having x values between 0.1 and 0.35 being set. This results in a detector with a band structure, as is shown schematically in FIG. 3B, E 1 taking approximately the value of 200 meV and E 2 taking approximately the value of 100 meV. The spectral sensitivity of the resulting pn junction is at wavelengths shorter than 700 nm.

Für Lichtstrahlen im infraroten Bereich eignen sich demge­ genüber z. B. Halbleitermaterialen aus InxGa1 xAs oder InxGa1-xAsyP1-y mit InP oder auch Ge. Diese Materialien wei­ sen im Vergleich zu GaAs im roten und infraroten Spektralbe­ reich (Wellenlängen größer als 700 nm) ein erhöhtes Absorp­ tionsvermögen auf.For light rays in the infrared range are accordingly z. B. semiconductor materials made of In x Ga 1 x As or In x Ga 1-x As y P 1-y with InP or Ge. Compared to GaAs in the red and infrared spectral range (wavelengths longer than 700 nm), these materials have an increased absorption capacity.

In Fig. 7 ist eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung dargestellt, die sich von der Ausführungsform nach Fig. 6 lediglich dadurch unterscheidet, daß in der Fläche 57 die Schichten 3, 9 und 5 bis auf einen schmalen Bereich durch eine lichtundurchlässige Schicht 53 abgedeckt sind. Dadurch wird der lichtempfindliche Bereich des pn-Übergangs lateral bis auf einen punktförmigen Bereich 55 als Detektorfläche eingeengt. FIG. 7 shows an advantageous development of the invention, which differs from the embodiment according to FIG. 6 only in that layers 3 , 9 and 5 are covered in area 57 except for a narrow area by an opaque layer 53 . As a result, the light-sensitive region of the pn junction is laterally narrowed down to a punctiform region 55 as the detector surface.

Fig. 8 zeigt eine Array-Anordnung mit einer Mehrzahl von Li­ nien-Photodetektoren gemäß einem der vorstehend beschriebenen Aus­ führungsformen. Auf ein Substrat 1 sind abwechselnd p-do­ tierte Schichten 3, 3-3, 3-2, 3-1 und n-dotierte Schichten 5-3, 5-2, 5-1 und 5 aufgebracht. Die Schichten 3 und 5 be­ stehen aus dem gleichen Halbleitermaterial A und unterschei­ den sich lediglich in ihrer Dotierung. Zwischen den jeweili­ gen Schichten 3 und 5 bzw. zwischen den p- und n-dotierten Schichten sind jeweils dünne Schichten 9-1, 9-2, 9-3, 9-4, 9-5, 9-6 und 9-7 aus einem Halbleitermaterial B angeordnet, dessen Energielücke größer ist als die Energielücke des Halbleitermatierals A. Durch eine derartige Schichtfolge er­ gibt sich die in Fig. 8B dargestellte Bandstruktur. Die Zwischenschichten 9 erzeugen hier jeweils die in Fig. 8B dargestellte Potentialwälle der Höhe E1 bzw. E2, die verhin­ dern, daß außerhalb der Schichten 9 erzeugte Ladungsträger einen Photostrom verursachen können. Es sei darauf hingewie­ sen, daß der Maßstab 22 in Fig. 8A nicht mit dem Maßstab 20 in Fig. 8B übereinstimmt, wobei die Länge der Strecke OB des Maßstabes 8A typischerweise 1 µm beträgt. Vielmehr ist die in Fig. 8B dargestellte Bandstruktur nur ein Ausschnitt aus der in Fig. 8A dargestellten Schichtfolge. Fig. 8 shows an array arrangement with a plurality of Li nien photodetectors according to one of the embodiments described above. On a substrate 1 , p-doped layers 3, 3-3, 3-2, 3-1 and n-doped layers 5-3, 5-2, 5-1 and 5 are alternately applied. The layers 3 and 5 are made of the same semiconductor material A and differ only in their doping. Thin layers 9-1, 9-2, 9-3, 9-4, 9-5, 9-6 and 9-7 are between the respective layers 3 and 5 or between the p- and n-doped layers arranged from a semiconductor material B, the energy gap of which is greater than the energy gap of the semiconductor material A. Such a layer sequence gives the band structure shown in FIG. 8B. The intermediate layers 9 produce here respectively in Fig. Potential barriers of height E 1 and E 2, means preventing countries that 9 carriers generated can cause a photoelectric current outside the layers shown 8B. It should be noted that the scale 22 in FIG. 8A does not match the scale 20 in FIG. 8B, the length of the distance OB of the scale 8 A typically being 1 μm. Rather, the band structure shown in FIG. 8B is only a section of the layer sequence shown in FIG. 8A.

Das in Fig. 8A dargestellte Dektor-Array wird ebenso wie die vorstehend beschriebenen Einzeldetektoren mittels epitakti­ scher Verfahren hergestellt. Die einzelnen Schichten werden separat ankontaktiert, so daß die Photoströme der einzelnen Liniendetektoren gemessen werden können. Die Periode der Schichtfolge 3 - 9 - 5 bzw. der Abstand zwischen den einzel­ nen pn-Übergängen liegt in der Größenordnung von 200 nm. Diese Größenordnung gibt somit auch das Auflösungsvermögen des Detektorarrays an.The detector array shown in FIG. 8A, like the individual detectors described above, is produced by means of epitaxial methods. The individual layers are contacted separately, so that the photocurrents of the individual line detectors can be measured. The period of the layer sequence 3 - 9 - 5 or the distance between the individual pn junctions is of the order of magnitude of 200 nm. This order of magnitude therefore also indicates the resolving power of the detector array.

Zur Herstellung der in den Fig. 1-8 beschriebenen Schichtfolgen eignen sich insbesondere epitaktische Verfah­ ren, da diese technisch sicher beherrscht werden und die Einhaltung der geforderten Fertigungstoleranzen erlauben.Epitaxial processes are particularly suitable for the production of the layer sequences described in FIGS . 1-8, since they are technically safely mastered and allow compliance with the required manufacturing tolerances.

Claims (9)

1. Halbleiterphotodetektor (40), mit:
einer ersten Schicht (5) aus einem n-dotiertem Halblei­ termaterial,
einer zweiten Schicht (3) aus einem p-dotiertem Halb­ leitermaterial,
wobei die erste und die zweite Schicht parallel zuein­ ander angeordnet sind,
elektrischen Kontakten (51) zum Abgreifen eines Pho­ tostromes,
wobei die erste und zweite Schicht so orientiert ist, daß die Einfallsrichtung eines zu detektierenden Lichtstrahls (50) im wesentlichen parallel zu der ersten und zweiten Schicht liegt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stärke der n- und p-Dotierung in Abhängigkeit von den verwendeten Halbleitermaterialien so gewählt ist, daß die resultierende Dicke des pn-Überganges im Ortsraum und damit die Ortsauflösung des Photodetektors (40) im Submikrometerbereich liegt.
1. semiconductor photodetector ( 40 ), with:
a first layer ( 5 ) made of an n-doped semiconductor material,
a second layer ( 3 ) made of a p-doped semiconductor material,
the first and second layers being arranged parallel to one another,
electrical contacts ( 51 ) for tapping a photo current,
wherein the first and second layers are oriented such that the direction of incidence of a light beam ( 50 ) to be detected is essentially parallel to the first and second layers, characterized in that
that the strength of the n- and p-doping is chosen depending on the semiconductor materials used so that the resulting thickness of the pn junction in the spatial area and thus the spatial resolution of the photodetector ( 40 ) is in the submicrometer range.
2. Halbleiterphotodetektor nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Schicht (5) und zweite Schicht (3) unmittelbar aufeinanderliegen.2. Semiconductor photodetector according to claim 1, characterized in that the first layer ( 5 ) and second layer ( 3 ) lie directly on top of each other. 3. Halbleiterphotodetektor nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der ersten Schicht (5) und zweiten Schicht (3) eine dritte Schicht (7, 9; 11) ange­ ordnet ist. 3. Semiconductor photodetector according to claim 1, characterized in that between the first layer ( 5 ) and second layer ( 3 ) a third layer ( 7 , 9 ; 11 ) is arranged. 4. Halbleiterphotodetektor nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die dritte Schicht (9) eine Halblei­ terschicht ist, die im Vergleich zur ersten Schicht (5) und zweiten Schicht (3) eine größere Energielücke zwi­ schen Valenz (31)- und Leitungsband (35) aufweist.4. Semiconductor photodetector according to claim 3, characterized in that the third layer ( 9 ) is a semicon terschicht which compared to the first layer ( 5 ) and second layer ( 3 ) a larger energy gap between valence's ( 31 ) - and conduction band ( 35 ). 5. Halbleiterphotodetektor nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die dritte Schicht (11) eine Viel­ fach-Heterostruktur aufweist.5. Semiconductor photodetector according to claim 3, characterized in that the third layer ( 11 ) has a multiple fold heterostructure. 6. Halbleiterphotodetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Halbleitermaterialien in Abhängigkeit des zu detektie­ renden Lichtstrahles (50) so gewählt sind, daß der Lichtstrahl nach einer Eindringtiefe im Submikrometer­ bereich nahezu vollständig absorbiert ist.6. Semiconductor photodetector according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor materials used are selected as a function of the light beam to be detected ( 50 ) such that the light beam is almost completely absorbed after a penetration depth in the submicron range. 7. Halbleiterphotodetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der photoemp­ findliche pn-Übergang durch eine lichtundurchlassige Schicht (53) senkrecht zur Einfallsrichtung des zu de­ tektierenden Lichtstrahls lateral eingeengt ist, so daß ein punktförmiger photoempfindlicher Bereich (55) ent­ steht.7. Semiconductor photodetector according to one of the preceding claims, characterized in that the photoemp sensitive pn junction is laterally narrowed by an opaque layer ( 53 ) perpendicular to the direction of incidence of the light beam to be detected, so that a punctiform photosensitive region ( 55 ) is created. 8. Halbleiterphotodetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Halbleitermaterialien GaAs, AlxGa1-xAs, InP, InxGa1-xAs, InxGa1-xAsyP1-y, Si, Ge sind.8. Semiconductor photodetector according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor materials used GaAs, Al x Ga 1-x As, InP, In x Ga 1-x As, In x Ga 1-x As y P 1-y , Si , Ge are. 9. Halbleiterphotodetektoranordnung mit einer Vielzahl von zu einem ein- oder zweidimensionalen Array zusammenge­ faßten Photodetektoren, gekennzeichnet durch Photode­ tektoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.9. semiconductor photodetector array with a variety of merged into a one- or two-dimensional array seized photodetectors, characterized by photode tectors according to one of the preceding claims.
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